植物乳桿菌改性玉米粉制作玉米面條的工藝及品質分析

李曉娜，亓鑫，趙卉，李定邦，楊強*

1(沈陽農業大學 食品學院，遼寧 沈陽，110866) 2(沈陽產品質量監督檢驗院，遼寧 沈陽，110022)

我國是世界玉米第二生產大國，玉米的種植面積和產量都僅次于水稻，居于糧食作物第二位[1]。玉米具有豐富的營養和重要的保健作用[2]，除含有碳水化合物、蛋白質、脂肪、胡蘿卜素外，還含有約為稻米、小麥的5～10倍的核黃素等多種維生素，這些物質對預防心臟病、癌癥等疾病有很大的作用[3]。盡管玉米營養豐富，但作為玉米加工產物中重要一員的玉米粉食用仍然受到很大限制。這主要是因為玉米粉蛋白質組成及結構與小麥蛋白有著很大不同，加工過程中難以形成網狀結構，不適合加工制作面條等面制品，這極大地限制了玉米粉在主食加工方面的應用[4]，以至于玉米粉長期被當作飼料和工業原料使用，造成食品資源的極大浪費[5]。

改變玉米粉的食用品質和加工品質的方法有很多種，但隨著人們生活水平的提高，食品的天然、安全將是未來的發展趨勢，因此，微生物發酵法改性玉米粉具有更大的優勢及廣闊的發展前景。課題組前期研究發現，從泡菜中分離出的植物乳桿菌發酵玉米粉，可以提高玉米粉的黏度和保水力，凝膠特性也都得到很大改善。所以，本研究以植物乳桿菌發酵改性玉米粉為原料，探究發酵改性玉米粉制備面條的最佳配方，為玉米主食化的發展提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

植物乳桿菌(Lactobacillusplantarum)為本研究室保藏；玉米粉，沈陽某大型超市；蛋白胨、酵母膏、牛肉膏、檸檬酸氫二銨、葡萄糖、吐溫80、乙酸鈉、K2HPO4、MgSO4、MnSO4、CaCO3、瓊脂，鼎國生物科技有限公司。

1.2 儀器與設備

高壓滅菌鍋，上海三申醫療器械有限公司；恒溫培養箱,南京試驗儀器廠；電熱恒溫鼓風干燥箱(DHG-9246A型),上海精宏試驗儀器設備有限公司；超凈工作臺,中國海爾集團；電子天平(ALC-210.2型),北京賽多利斯儀器系統有限公司；精密pH計,上海雷磁公司；紫外/可見分光光度計(UV5100),上海元析儀器有限公司；質構儀(CT-3),美國博勒飛公司。

1.3 方法

1.3.1 菌種活化

將配置好的MRS固體培養基倒入平板培養皿中，經過滅菌后劃線接入菌種，在最適溫度下培養24 h，觀察菌落，挑選其中菌落生長較好者，接入經過滅菌后的100 mL MRS液體培養基中，在最適溫度下培養24 h后，取1 mL菌液稀釋10-2、10-3、10-4、10-5、10-6、10-7，接入帶有MRS固體培養基的培養皿中培養24 h后，平板計數，若菌落數超過30個，則可以使用，若小于30個，則繼續培養。

乳酸菌進行活化增殖培養后，接種至MRS液體培養基，在37 ℃條件下培養24～48 h，直到乳酸菌濃度達到3×108CFU/mL[6]。

1.3.2 發酵玉米粉的制備

取玉米粉50 g，加人150 mL水，調節乳液的初始pH值在菌種適宜的生長范圍內，在無菌室接入1 g乳酸菌濕菌體。將接種好的玉米粉放入電熱恒溫培養箱中。40 ℃反應60 h后取出，用清水清洗乳液中的酸成分，直至乳液沒有酸味為止，放入干燥箱中干燥48 h，溫度控制在35 ℃以下[7]。

1.3.3 玉米面條制作

取發酵玉米粉50 g，添加50 mL純凈水與復配添加劑，人工和面，混勻后室溫醒發10 min。壓片。用壓面機在2 mm處壓面1次，合面2次；再用3.5 mm處分6次延壓至1 mm。再將面片通過壓面機切割成2 mm寬的玉米面條[8]。

1.3.4 影響玉米面條品質的單因素試驗[9]

1.3.4.1 谷朊粉添加量對玉米面條品質的影響

稱取5份質量為50 g的改性玉米粉，控制谷朊粉的添加量為3%、4%、5%、6%、7%，固定沙蒿膠的添加量為1%，黃原膠的添加量為0.4%。以質構穿刺功和感官評定作為指標，探討谷朊粉對玉米面條品質的影響。

1.3.4.2 沙蒿膠添加量對面條品質的影響

稱取5份質量為50 g的改性玉米粉，控制沙蒿膠的添加量為0.8%、1%、1.2%、1.4%、1.6%，固定谷朊粉的添加量為4%，黃原膠的添加量為0.4%。以質構穿刺功和感官評定作為指標，探討沙蒿膠對玉米面條品質的影響。

1.3.4.3 黃原膠添加量對面條品質的影響

稱取5份質量為50 g的改性玉米粉，控制黃原膠的添加量為0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%，固定谷朊粉的添加量為4%，沙蒿膠的添加量為1%。以質構穿刺功和感官評定作為指標，探討黃原膠對玉米面條品質的影響。

1.3.5 正交試驗

根據單因素試驗結果，進一步研究谷朊粉添加量(A)、沙蒿膠添加量(B)、黃原膠添加量(C)等因素對玉米面條品質的影響，每個因素選取3個對發酵改性玉米面條穿刺功和感官評分影響較大的水平，建立L9(33)正交試驗。

1.3.6 面片抗穿刺性能測定

在物性分析儀上對玉米面片進行穿刺試驗，試驗參數為：測試模式為壓縮，測試速度2 mm/s，以總功為指標對面皮抗穿刺特性進行分析。測試參數如下：探頭類型TA29，測試速度2.00 mm/s，觸發力7.0 g，壓縮距離8 mm，每個樣品重復3～5次[6]。

1.3.7 玉米面條感官鑒評

參照商務部掛面檢驗標準SB/T 10068。用500 mL燒杯取300 mL純凈水，在電磁爐上煮沸，取已制作好的玉米面條20根，放入燒杯中煮至最佳蒸煮時間，撈出以流動的涼水沖淋約10 s，請6位事先經過感官鑒評訓練的人員品嘗。面條的感官鑒評標準見表1[7]。

表1 面條品嘗項目與評分標準Table 1 Noodle tasting items and scoring standards

1.3.8 發酵改性玉米面條品質指標測定[10]

1.3.8.1 改性玉米面條的最佳蒸煮時間測定

參照商務部掛面檢驗標準SB/T 10068—1992。用500 mL燒杯取300 mL純凈水，在電磁爐上煮沸，取已制作好的玉米面條40根，放入燒杯中，保持燒杯水微沸狀態，5 min后每隔30 s取出1根面條，用刀片將面條傾斜切斷，觀察面條中間是否仍然有白硬芯線存在，當面條中白硬芯線完全消失時為面條最佳蒸煮時間。

1.3.8.2 改性玉米面條斷條率的測定

參照商務部掛面檢驗標準SB/T 10068—1992。用500 mL燒杯取300 mL純凈水，在電磁爐上煮沸，取已制作好的玉米面條40根，放入燒杯中，達到面條最佳蒸煮時間時撈出，計算面條斷裂的數量。

1.3.8.3 改性玉米面條吸水率的測定

準確稱取4 g制作好的玉米面條，放到盛有300 mL沸水的燒杯中，保持水在微沸狀態，將玉米面條煮至最佳時間，立即撈起放在濾水漏網上，在自來水里浸10 s，5 min后稱重，計算玉米面條吸水率:

(1)

式中：m1,玉米面條干質量，g；m2,煮熟后玉米面條的質量，g。

1.8.3.4 面湯渾濁度測定

取面條吸水率測定后的面湯靜置15 min，取上清液在720 nm處測定吸光度。

2 結果與分析

2.1 改性玉米粉制備面條工藝優化試驗結果

2.1.1 改性玉米粉制備面條工藝的單因素試驗結果

2.1.1.1 谷朊粉添加量對玉米面條品質的影響

谷朊粉又稱活性面筋粉、小麥面筋蛋白，是從小麥(面粉) 中提取出來的天然蛋白質，具有黏性、彈性、延伸性、薄膜成型性和良好的機械性能等特點，是一種優良的面團改良劑[8]。由圖1可知，谷朊粉對面團穿刺功的影響較大，隨著谷朊粉的不斷加入，面團穿刺功在不斷升高，尤其在4%～6%變化較為明顯。感官評價結果在5%～7%變化明顯，綜合考慮后選擇谷朊粉添加量為5%、6%、7%進行正交試驗。

圖1 谷朊粉添加量分別對穿刺功與感官評價的影響Fig.1 Effect of gluten meal addition on puncture and sensory evaluation

2.1.1.2 沙蒿膠添加量對玉米面團質構特性影響

沙蒿膠主要由葡萄糖、半乳糖、甘露糖、阿拉伯糖、木糖等組成的一種具有交聯結構的多糖類物質，其黏度較大，約為明膠的1 800倍[9]。由圖2可知，沙蒿膠對玉米面皮穿刺功的影響比較明顯，隨著沙蒿膠的不斷加入，玉米面皮穿刺功在先升后降，尤其在1%～1.4%變化極為明顯，1.4%～1.6%變化不是很明顯。感官鑒評得分在0.8%～1.2%間變化明顯，1.2%～1.6%變化較小，綜合考慮選擇沙蒿膠添加量為1%、1.2%、1.4%進行正交試驗。

圖2 沙蒿膠添加量分別對穿刺功與感官評價的影響Fig.2 Effect of the addition amount of Artemisia argyi on puncture and sensory evaluation

2.1.1.3 黃原膠添加量對玉米面團質構特性影響

黃原膠又稱黃膠、漢生膠，是一種由單黃胞桿菌發酵產生的細胞外酸性雜多糖。黃原膠是目前國際上集增稠、懸浮、乳化、穩定于一體，性能最優越的生物膠[9]。由圖3可知，黃原膠對玉米面皮穿刺功的影響較為明顯，隨著黃原膠的不斷加入，玉米面皮穿刺功在不斷升高，尤其在0.3%～0.5%變化較為明顯，0.5%后變化不是很明顯。感官鑒評得分在0.4%～0.6%間變化明顯，綜合考慮后選擇黃原膠添加量為0.4%、0.5%、0.6%進行正交試驗。

圖3 黃原膠添加量分別對穿刺功與感官評價的影響Fig.3 Effect of the addition amount of xanthan gum on puncture function and sensory evaluation

2.1.2 改性玉米粉制備面條工藝的正交試驗結果

乳酸菌法改性玉米粉中不同種類改良劑添加量的正交設計及結果如表2和表3所示。

表2 正交試驗因素水平Table 2 Factor and level of orthogonal experiment

表3 正交試驗結果Table 3 Result of orthogonal experiment

由表3可知，各因素對面團體系穿刺功的影響次序依次是谷朊粉添加量(A)>黃原膠添加量(C)>沙蒿膠添加量(B)。各因素對面團體系感官鑒評的影響次序依次是黃原膠添加量(C)>谷朊粉添加量(A)>沙蒿膠添加量(B)。經綜合考慮，確定發酵玉米粉制備工藝最佳條件為A3B2C1，即谷朊粉添加量為6%、黃原膠添加量0.6%，沙蒿膠添加量為1.2%，在此條件下面團穿刺功為1.5 mJ，感官鑒評得分為80.30分。

2.2 改性前后玉米粉面條與小麥粉面條蒸煮品質比較

由表4可知，玉米面條中金黃色的芯線完全消失的時間為7 min，故最佳蒸煮時間為7 min；40根玉米面條斷條0根，斷條率為0，符合SB/T 10068標準中面條斷條率≤5%的要求；改性玉米面條吸水率為159%；蒸煮損失率9.7%，符合SB/T 10068標準中面條烹調損失率≤10%的要求。分析比較發現，改性玉米粉的最佳蒸煮時間、斷條率、吸水率和蒸煮損失率4個指標均與小麥粉面條比較接近，所以在一定程度上其面條品質與小麥粉相當。其原因可能是由于植物乳桿菌發酵過程中的代謝產物水解了部分淀粉、蛋白質等大分子物質，同時，淀粉分子表面也存在大量孔洞，所以，小分子物質的增加及淀粉分子的孔洞使得經過發酵的玉米粉結構更為松散且吸水能力大大增加，使得其彈性及黏性大幅度提升。而未改性的玉米粉由于其蛋白質不能形成網絡結構，即使在添加改良劑的情況下，也無法和成面團。

表4 改性前后玉米粉面條與小麥粉面條蒸煮品質比較Table 4 Comparison of cooking quality of corn flournoodles and wheat flour noodles before andafter modification

3 結論

本試驗通過單因素試驗和正交試驗發酵改性玉米面條的最佳配方為谷朊粉添加量6%，沙蒿膠添加量1.2%，黃原膠添加量0.6%。此工藝條件下所制得的發酵改性玉米面條最佳蒸煮時間為7 min，吸水率為159%，吸光度為0.119，有較低的渾濁度。同時，研究表明乳酸菌發酵玉米粉改進了玉米粉的加工特性，大大減少了玉米粉成團需要加入的添加劑用量，而且經過發酵作用的玉米粉制備的玉米面條成條性好，久煮不化，損失率低。主要原因是因為乳酸菌的發酵作用改變了玉米粉內部分子結構，使得玉米粉具有更多的親水集團，從而使玉米粉更容易形成面團。